python - 为什么在 Python 中使用抽象基类？

Question

因为我习惯了 Python 中鸭子类型的旧方式，所以我无法理解 ABC(抽象基类)的必要性。 help很好地介绍了如何使用它们。

我尝试阅读 PEP 中的基本原理，但这超出了我的理解范围。如果我正在寻找可变序列容器，我会检查 __setitem__ ，或更可能尝试使用它( EAFP )。我还没有遇到过 numbers 在现实生活中的用途模块，它确实使用了 ABC，但这是我所理解的最接近的。

谁能给我解释一下原理吗？

Answer 1

@Oddthinking 的答案并没有错，但我认为它忽略了 Python 在鸭子打字世界中拥有 ABC 的真实、实用原因。

抽象方法很简洁，但在我看来，它们并没有真正满足鸭子类型尚未涵盖的任何用例。抽象基类的真正力量在于 the way they allow you to customise the behaviour of isinstance and issubclass 。 (__subclasshook__ 基本上是 Python __instancecheck__ and __subclasscheck__ Hook 之上的一个更友好的 API。)调整内置构造以处理自定义类型是 Python 哲学的重要组成部分。

Python 的源代码堪称典范。 Here 是标准库中collections.Container 的定义方式(在撰写本文时):

class Container(metaclass=ABCMeta):
    __slots__ = ()

    @abstractmethod
    def __contains__(self, x):
        return False

    @classmethod
    def __subclasshook__(cls, C):
        if cls is Container:
            if any("__contains__" in B.__dict__ for B in C.__mro__):
                return True
        return NotImplemented

__subclasshook__ 的定义表明，任何具有 __contains__ 属性的类都被视为 Container 的子类，即使它没有直接子类化它。所以我可以这样写:

class ContainAllTheThings(object):
    def __contains__(self, item):
        return True

>>> issubclass(ContainAllTheThings, collections.Container)
True
>>> isinstance(ContainAllTheThings(), collections.Container)
True

换句话说，如果你实现了正确的接口(interface)，你就是一个子类! ABC 提供了一种在 Python 中定义接口(interface)的正式方法，同时保持了鸭子类型的精神。此外，它的工作方式遵循 Open-Closed Principle 。

Python 的对象模型表面上看起来与更“传统”的 OO 系统(我指的是 Java*)相似 - 我们有类、对象、方法 - 但是当你触及表面时，你会发现一些东西更加丰富和灵活。同样，Java 开发人员可能会认识到 Python 的抽象基类概念，但实际上它们的目的却截然不同。

我有时发现自己编写了可以作用于单个项目或项目集合的多态函数，并且我发现 isinstance(x, collections.Iterable) 比 更具可读性hasattr(x, '__iter__') 或等效的 try... except block 。 (如果您不了解 Python，这三者中哪一个能让代码的意图最清楚？)

也就是说，我发现我很少需要编写自己的 ABC，并且我通常通过重构发现对 ABC 的需求。如果我看到一个多态函数进行大量属性检查，或者许多函数进行相同的属性检查，那么这种气味表明存在等待提取的 ABC。

_{*不涉及 Java 是否是“传统”OO 系统的争论...}

<小时/>

附录:即使抽象基类可以覆盖isinstance和issubclass的行为，它仍然不会进入MRO虚拟子类。这对于客户端来说是一个潜在的陷阱:并非每个 isinstance(x, MyABC) == True 的对象都具有 MyABC 上定义的方法。

class MyABC(metaclass=abc.ABCMeta):
    def abc_method(self):
        pass
    @classmethod
    def __subclasshook__(cls, C):
        return True

class C(object):
    pass

# typical client code
c = C()
if isinstance(c, MyABC):  # will be true
    c.abc_method()  # raises AttributeError

不幸的是，这是“不要这样做”的陷阱之一(Python 的陷阱相对较少!):避免使用 __subclasshook__ 和非抽象方法定义 ABC。此外，您应该使 __subclasshook__ 的定义与 ABC 定义的抽象方法集一致。